线性调频扩频技术,非蜂窝广域网络的“活力之水”

线性调频扩频技术,非蜂窝广域网络的“活力之水”,第1张

​Chirp,中文译名啁啾(读音:“周纠”),是一种编码脉冲技术。CSS是英文Chirp Spread Spectrum的缩写,中文意为啁啾扩频,又称线性调频扩频,是数字通信中的一种扩频技术。CSS技术能够提升无线通信的性能和距离,实现比FSK(Frequency Shift Keying,频移键控)等调制技术距离更远的无线通信,这非常有助于非蜂窝广域网络规模化的组网应用。本文就从CSS技术、市场、射频收发器等方面做简要阐述。

CSS扩频技术传输性能优异  实现更远距离的无线通信

CSS技术并非是一种新的技术。在自然界里,Chirp脉冲就为海豚和蝙蝠等生物所用。20世纪40年代Hüttmann教授发明了雷达应用专利,后由Sidney Darlington进一步将CSS技术引入雷达系统创造性地开发了脉冲压缩(Chirp)雷达。自1997年以来人们开始研究将CSS技术应用于商业的无线数据传输。后来,IEEE 802154标准将CSS指定为了一种用于低速率无线个人局域网(LR-WPAN)的技术,实现了数据速率可扩展性、远距离、更低功耗和成本,其与差分相移键控调制(DPSK)等技术相结合,可以实现更好的通信性能。CSS技术使用了其全部分配带宽来广播信号,从而使其对信道噪声具有一定的鲁棒性。CSS技术在非常低的功率下也能够抵抗多径衰落,非常适用于要求低功耗和较低数据速率的应用场景。CSS技术的低成本、低功耗、远距离以及数据速率的可扩展性等特性为产品商业化应用提供了现实的可能。

从CSS技术应用情况来看,德国Nanotron公司使用CSS技术在24GHz频段上实现了570米的距离通信。美国Semtech公司的LoRa产品使用CSS技术在Sub-1GHz频段上实现了几公里,甚至几十公里的距离通信。

CSS技术通信距离远可以在一定范围内实现更大规模的无线连接,大大降低无线接入和组网的成本,组建经济高效的无线广域网络,有助于物联网络规模化部署应用。CSS技术的普及应用将为新兴的非蜂窝广域网络市场的发展注入了新的活力,将会有力地推动行业应用的发展。

非蜂窝广域网络方兴未艾 物联网发展步入规模化应用阶段

低功耗广域网络(Low-Power Wide Area Network, LPWAN)大致可以分为蜂窝和非蜂窝广域网络。蜂窝广域网络是指由运营商建设的基于蜂窝技术的网络,一般是指3GPP主导的物联网标准,代表技术有NB-IoT、LTE-M(eMTC)和EC-GSM-IoT等;非蜂窝广域网络主要是指由企业自主建设使用免许可频段组建的网络,代表技术有SIGFOX、LoRaWAN、ZETA等。也有的提出0G网络,是相对于1G/2G/3G/4G而言,在通信领域一般是指蜂窝移动电话之前的移动电话技术,如无线电话。在物联网领域,0G指的是一个低带宽的无线网络,没有SIM卡、没有流量、低成本接入、远距离通信、传输少量数据的网络,也就是非蜂窝广域网络。非蜂窝广域网络的发展是源于对数据大规模采集和大量设备管理等的需求,并借助互联网技术和平台提升了基于数据的智能化管理水平。物联网市场发展步入规模化应用阶段。目前,非蜂窝广域网络主要应用于市政、园区、水务、消防、物流、家居、电力、社区、工厂、农业、环境等领域。

不同网络技术示意图

实际上,非蜂窝广域网络和蜂窝广域网络相互之间是一种相互依存互为补充的关系。一般地,非蜂窝广域网络都是通过网关(或称为集中器,或称为基站)连接到互联网,而网关连接到互联网的方式一般是有线或蜂窝网络等公网,最终还是要走公网的管道,毕竟有线和蜂窝网络是广泛存在的基础性网络。另一方面,传感器或设备多是基于微控制器(MCU)的,受其资源限制,仅可运行轻量的简单通信协议或定制化通信协议,通过网关转换成互联网协议(IP),网关起到了非蜂窝广域网络和互联网连接器的作用。非蜂窝广域网络更是蜂窝网络的拓展延伸。非蜂窝广域网络不同的无线接入技术可以满足物联网实际部署中各种各样无线连接的应用需求,为传感器网络或设备联网提供了灵活的无线接入方式和便捷的网络部署。

非蜂窝和蜂窝技术也可以相互融合。最近有报道称,在手机上集成了无线通信技术,可以在没有蜂窝网络的情况下,实现两机或多机的无线远距离相互通信,并可以实现自组网、定位等功能,这也为非蜂窝广域网络的应用提供了新的应用场景。

同时,非蜂窝网络也在国家电网方面具有非常强劲的发展势头。据最近流传的国家电网《电力设备无线传感器网络节点组网协议》显示,针对电力设备无线传感器网络的组网和传感器接入应用,在物理层协议规范中有对CSS物理层进行了定义,”CSS物理层:工作在470-510MHz或者2400-24835MHz频段,采用线性调频扩频(CSS)调制。线性调频扩频(CSS)调制应符合LoRaWAN™ 11 Specification 和IEEE Std 802154TM-2015物理层的规定”。随着泛在电力物联网的建设发展,非蜂窝广域网络在泛在电力物联网中将会有着更为广阔的应用场景。除电力市场之外,其他抄表类市场应用,如:水表、气表、燃气表等,也是非蜂窝广域网络重要的典型应用市场。

另外,在一些重要的应用领域里,考虑到数据和安全等方面的因素,需要非蜂窝网络技术将设备接入到专网上,以保障私域网络的数据隐私和安全性。非蜂窝无线技术以其独特的优势在物联网络应用中发挥着重要的作用。

非蜂窝广域网络可以组建无线传感网络,连接和管理一定范围内大量传感器或设备等,也可以成为一种网络基础设施,由专门公司来提供网络服务,或者说是一种物联网络运营服务。在国外物联网运营模式已开始发展,如Sigfox等。而国内情况还处于探索发展阶段,目前主要还是以提供解决方案为主。

低功耗广域网络市场发展前景看好  非蜂窝广域网络预期规模增速明显

根据IHS Markit预测,2017年全球LPWAN连接数量为87537万个,预计到2023年可达1716984万个,2017-2023年复合增长率(CAGR)为64%。其中,除NB-IoT和LTE-M等蜂窝连接之外,非蜂窝广域网络连接数量2017年为81248万个,2023年预计可达844436万个,2017-2023年复合增长率(CAGR)为48%。到2023年非蜂窝广域网络连接规模占比约为50%,非蜂窝广域网络市场未来具有很大的发展潜力。

射频收发器受市场关注   Sub-1GHz频段更受青睐

一个完整的应用非蜂窝技术的应用图包括感知层、网络层和应用层。其中感知层中的射频收发器主要用于传感器和网关之间的信息交互。

非蜂窝技术系统应用框图

射频收发器是非蜂窝技术组网应用的关键器件,随着非蜂窝广域网络的发展,射频收发器产品越来越受到市场关注。从业界目前非蜂窝广域网络技术应用情况来看, 采用的都是国外半导体公司的射频收发器产品,这些厂商有Semtech、ST、Silicon Labs、TI、NXP、ON等,鲜有国内半导体公司的产品。Semtech公司的LoRa产品在中国市场上得到了很多公司的支持,国内少数公司通过IP授权的方式获得了LoRa IP,提供本地化产品,这些厂商有翱捷(ASR)、国民技术、华普等公司。随着射频收发器市场需求的发展,国内的一些芯片设计公司也开始研究和开发射频收发器产品。最近有报道称,国内上海磐启微电子有限公司推出了基于CSS技术的Chirp-IOT芯片PAN3028,融合了多维信号调制技术解决了频率不连续对射频的影响,提高了接收灵敏度,在射频收发器领域实现了新的技术突破。Chirp-IOT产品的国产化也填补了中国非蜂窝广域网络市场的空白。

由于射频收发器在Sub-1GHz频段上具有良好的无线传输特性,传输距离远、障碍物穿透能力强等,非蜂窝广域网络基本都是采用Sub-1GHz射频收发器组建网络。下面是关于Sub-1GHz射频收发器主要的厂商:

Sub-1GHz射频收发器厂商

万物智联市场快速发展需求大  集成电路设计国产化迎新机遇

中国市场规模大,对集成电路的需求也大,而目前还较多地依赖于集成电路的进口。根据海关统计,2018年中国进口集成电路有4170亿块,进口金额达3107亿美元。据国家统计局的统计显示,我国2018年集成电路产量173947亿个,国产集成电路产量不足进口量一半。近些年,国家不断加大对集成电路产业的政策扶持力度,出现了一大批新的集成电路设计公司,集成电路技术水平也在逐步提升。加之近两年中美贸易环境的变化,加速了集成电路国产化的速度。在涉及到国家核心重要应用领域,仍然是强调国产自主可控。这是中国集成电路设计公司一个重要的发展契机,也是非蜂窝广域网络行业一个发展机会。随着万物智联市场的快速发展,中国集成电路设计也将会迎来一波新的发展机遇。

根据半导体行业协会的统计,2018年中国集成电路设计产值为25193亿人民币,同比增长215%,2009到2018年中国集成电路设计产值年复合增长率(CAGR)为287%,集成电路设计产业保持了较高的发展速度。

结语

CSS技术在无线通信方面具有显著的优势,有助于非蜂窝广域网络实现大范围的组网应用。随着物联网市场无线连接需求的不断增长,射频收发器产品越来越受到芯片公司的关注。而国内射频收发器产品厂商少,行业发展还比较薄弱,需要更多的国内射频收发器厂商共同的参与,助力非蜂窝广域网络行业的发展,赋能非蜂窝广域网无线超连接,创新更多的物联网应用。

未来,随着集成电路技术的不断发展,或许会出现更多的新技术、新产品,这也将会大大丰富非蜂窝广域网络生态。“独木不成林”。需要各行各业共同的参与,建立共建共享共荣的良性发展生态。

我现在用的是LoRaWAN
网络工具
S1
。是利尔达研制的,附带俩套独立软件,分别对应网关配置查询功能与网络抓包分析功能。
适配于所有
LoRa
产品,通过抓取空中的
LoRa
射频数据进行捕获,并对应
LoRaWAN
协议对其信息进行解析,通过表格呈现,并可以通过条件筛选获取想要的数据,对前期开发、部署来说是十分方便的工具。

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee

ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。

说起物联网(Internet of Things, IoT),估计很多人都耳熟能详,因为我们早就在各种各样的媒体中看到过好多次这个名词了。

按照中国传统观点,万物实际上是有着天然的联系的,那么人类为何又要画蛇添足般地再把他们连接起来呢?原因很简单, 万物的天然联系是依靠的自然规律,而人类并不能控制他们,而物联网让万物以人类的意愿进行连接,从而让人类可以控制他们 。物联网,无非是又一个人类征服和控制自然的尝试而已。只要万物能够互联并且通过有效的手段在需要的时候知道他们的状态,从而采用有效的手段进行干预,那么人类就有了对万物的相当程度的控制权。

这给了人们很大的想象空间,因此,也吸引了大量的淘金者,试图分享这样一块看起来巨大无比的蛋糕。 但这么多年来,现实并不乐观。

根据我的了解——可能并不准确——我感觉物联网现在处于一个比较尴尬的阶段。 一方面,物联网的呼声很大,人们寄予很大的期望;但另一方面,市场的反响并不热烈,本来应该跟人们的生活息息相关的物联网,似乎在现实中并没有被人们所感知。我观察到的现实就不很乐观。 算得上物联网的智能家居曲高和寡,国内力推的NB-IoT雷声大雨点小,LoRa使用的主流频段在国内被事实上禁用, Zigbee等覆盖范围过小……

在这里,我想梳理一下物联网在国内发展的现状,以便于更好地定位和找出问题所在。

物联网可以看做是互联网的升级版本,传统的互联网连接的是人;物联网不光连接人,还要连接物,除了人类的互动外,还需要让人能够更好地把控物。 人是自带智能的,所以传统的互联网的重点在于连接,只要有连接,人们就会互动,产生内容等,对网络的智能要求就不高;但物联网连接的是物,物本身不具备智能, 需要通过人来控制或者智能系统来自动控制。

物联网也是近十年来出现频率很高的智慧某某(例如智慧城市,智慧楼宇,智慧园区,智慧安防等)的基础设施。 什么是智慧?我认为就是能够根据某个特定的需求和目标,自主动态调节现有状态的能力 。这需要至少有两个部分构成,一是要有数据分析和处理的“大脑”部分,二是要有数据收集和指令执行的“躯体”部分。 我们往往把狭义的躯体部分作为狭义的物联网, 也可以称为物联网10, 实现了物体的初步连接和数据收集和反馈能力,但这套系统要想实用,实际上离不开人,因为数据的分析和控制指令的下达还是需要人来做;而大脑+躯体才是真正智慧的物联网,在我看来这才是能够给人类带来很大便利的物联网,才具备大范围应用的技术基础, 可以把这称为物联网20。

现阶段的物联网还是停留在由人控制的阶段,也就是10时代,这个阶段对数据的处理存在瓶颈,因此,并不适合复杂的应用,也不适合大范围使用。因此我们可以看到,应用比较广泛的应用也就是那少数的简单应用,如抄表、环境监测、家电控制等。云计算、大数据、机器学习、人工智能等技术是近几年的IT领域的热点,进展也非常迅速,他们的发展为物联网向20阶段进化提供了坚实的基础。

我们日常生活,现有的已经足够很好地满足人们的需求了;物联网,只是人们对更高生活水平的追求的产物,并且不是必需的;对于非必需品来说,要想普及需要足够的性价比或者就索性走高端路线。但从目前的物联网市场看,由于缺少比较成熟的家用物联网方案,因此并不能大规模使用,这导致物联网应用起来成本比较高,在家居中只有高端住宅才可能会使用,占比很少,家居物联网在这种初级阶段必须得要走高端路线,当然这也符合很多新事物的初始状况特征。

物联网在工商业中也有一些应用,例如RFID领域,我们已经可以在一些商店中看到。其他还有很多物联网项目,多数隐藏在智慧某某的名头之下,现阶段,只要是冠以智慧的项目,其造价一般会令人咂舌。 因此,在性价比不高的情况下,人们使用他的积极性自然不高了。

中国运营商去年决定要大力推广NB-IoT,他们试图提升性价比,因此希望设备和解决方案提供商们能够以较低的价格提供相关产品,由于其体量,确实有部分供应商愿意以接近成本价的价格向其提供产品;但即使是这样,愿意使用的用户也不多,这让供应商的积极性大大降低,因为根本就无利可图。也因为此,NB-IoT的这一波推广活动实际上到目前看来是比较失败的。

从连接介质来看,物联网分为有线和无线两种,考虑到实际部署的难度,无线方式显然更有机会会成为主流的连接方式。

从终端和因特网连接关系来看,物联网也可以划分为两种方式:一种是直接和因特网连接,例如NB-IoT、2/3/4G蜂窝网络、eMTC等; 另一种是通过网关间接和因特网连接,例如LoRa、SigFox、ZigBee、BLE、WiFi等。不同的协议都是针对不同的应用场景设计的,因此在实际使用中都有其优缺点。例如我们常用的WiFi,要保证速率和可靠性,因此覆盖距离不够长,连接不可靠; NB-IoT主要用于低速率物联网应用,能够直接联网,但速率低, 用户连接数少; LoRa的覆盖比较广,但速率低,用户连接数也有限制……

因此,实际部署时需要根据不同的应用场景选择不同的技术、标准以及相应的设备,而在现场实施的时候又会有很多意想不到的困难。无线部署也需要做网优等工作,对实施人员的要求比较高。 这些都增大了物联网的部署难度。

由于物联网一般使用无线技术,那么频谱资源就是物联网的一个非常核心的资源。频谱资源时稀缺的,因为有太多的地方需要这类资源。例如我们的移动电话、微波通信、卫星通信、应急通信、无线WiFi等等。这些资源由于其稀缺性,需要统一的规划。而这在不同的国家也面临着不同的状况。

例如现在比较火热的LoRa,阿里巴巴、腾讯等互联网企业刚刚加入该标准联盟,结果国家的新的频谱规划就给予他们致命一击,LoRa所使用的sub-1G的频谱资源实际上是不开放的。

目前在全球,唯一明确的民用频段就是24GHz,也就是WiFi、蓝牙等使用的频段。但这个频段的问题是与低频段的无线电波相比,越障能力比较差,因此覆盖能力不强。而又由于太多的民用无线设备都是用这个频段,导致这个频段的信号比较“脏”,收到的干扰比较大。 现有的使用这个频段的蓝牙、WiFi协议本身也是为了IP宽带连接而设计的,专注于速率,所以也导致覆盖范围一般不超过100米,并且连接数量有着很大的限制。 因此,要想避免频谱资源的政策风险,就只能使用24GHz这个频段 ,那么如何在这样的情况下增加无线覆盖的范围,提升覆盖距离,就是物联网公司需要解决的一个大问题。

比较有实际应用意义的物联网的规模需要达到一定的程度,也就是终端要足够多,很多地方并不具备电源接入的条件,那么就需要终端的功耗要足够低或者索性无源。

无源当然是最佳的方式,目前的解决方案是要加储能电路,但这种电量非常微小,在现有的技术条件下,覆盖范围和传输能力都受到严重的制约,只能适应很少的一部分场景。因此,大多数情况还是需要有源的终端,这就需要功耗尽可能地低了。 功耗问题可能是目前物联网面临的主要问题之一。

例如在智慧停车之类的项目中,有部分方案是用NB-IoT实现的。这个标准由于使用了蜂窝技术,只有运营商具备掌控的能力,所以电信运营商和设备商都非常有热情去推广,也号称一块电池可以用十年,看起来功耗似乎很低,但那是有前提条件的,就是它平时处于睡眠状态,每天主动醒来一次上传一次数据,在这样的情况下才可能坚持十年。 但用于停车就得频频被唤醒,因此在这个场景中使用就非常耗电。根据实际使用的经验,差不多5个月左右就得去更换电池了。这带来极大的维护工作量,而且电池的成本本身也非常高。因此,至少在停车这种方案中,NB-IoT并不是一个好的选择。如果用LoRa呢?在停车中也有应用,表现好一点,能够达到一年多的使用时间而不用换电池。而一般里面模块和芯片的寿命在5年以上,也就是说,在终端设备的生命周期里,需要更换多次电池,每一次更换电池实际上跟新开工一个项目工作量差不多多少。因此,我们不能说这种状况是令人满意的。

所以,如果能够解决有源终端的功耗难题,不光可以大大减轻日后的维护工作量,还可以大大降低终端的成本,这是因为在实际应用中,电池是物联网终端的主要成本之一。

技术本身是没有国界的,但遗憾的是我们并不生存在一个理想的世界里,我们的现实世界依然存在着各种各样的利益群体,有的时候出于自身利益的考虑,作为体现现代竞争力的物联网技术就要受到一些因素的制约。国家就是一个典型的利益群体,而国家安全往往是这个群体的最高利益之一。信息安全是国家安全的一个重要方面,物联网搜集各种各样的信息,这些信息有的时候就是非常机密的情报,不方便被其他利益团体所获知,因此,在物联网标准方面,在一开始就要注意这个方面。

LoRa是美国公司Semtech所提出的一个物联网标准,也是目前比较主流的标准。这个标准对标的是SigFox——一个欧洲的私人公司封闭的物联网标准,但SigFox用自己的标准建了一个覆盖很广的网络,对外运营物联网业务,可以叫做物联网供应商;而LoRa是半开放的标准,允许用户使用这种技术进行模块和终端产品的开发,并用这些产品组建自己的LoRa物联网,虽然相比于市场上主流的其他方案,看起来价格并不贵,但标准、芯片等核心部分过分集中于美国的供应商Semtech上,在特定的时候这就是一个很大的风险。

因此,无论是物联网方案提供商、物联网产品开发商,还是用户,在选择物联网标准的时候要考虑到这个问题。当然,对于小规模的民用应用,采用什么标准问题不大,但对于军用、大规模应用来说,不考虑这个因素将可能让投资全部打水漂。 最近的无线电频谱的一个征求意见的文件就让某国外标准被判了死刑,即使我们最大的两个互联网公司刚刚加入了这个阵营也是无可奈何。

NB-IoT是中国特别是运营商和设备提供商力推的标准,但它的问题在于功耗较高、用户容量有限,所以,在很多场景里并不适合。因此,中国还需要更多的物联网标准,来补充NB-IoT的不足。

IBM有提供过一个几个基于原始空口物理层协议的资产定位原型,使用了Node Red等,没有使用LoRaWAN。所以,封闭系统未见得要使用LoRaWAN,除非目标是标准化的公开系统。

国内的许多应用,如智慧城市、船务管理等,一旦需要多家供应商参与,则尽量参考LoRaWAN进行部署。

浏览了一下Github中的开源LoRaWAN网关与服务器,因为这两者与设备,存在配套的必要性。当然,通过配置可以整合这三者。但是设备与网关之间配置难度要大于网关与服务器之间配置难度。

大体上,LoRaWAN终端都来自IBM LMiC参考设计,无论是mbed/Arduino都是衍生版本。只是需要根据不同地区和频率进行设计。主要频段包括:

还有其他的一些频段,但是大体上就是这些频段了。

一般公众IoT LPWAN网关已经标准化了。所以采用LMIC参考设计的设备既可以接入,担心是附近没有LoRaWAN基站。所以有个鸡和蛋的关系。

LoRaWAN网关和服务器之间,有若干种连接方式:

采用TLS over TCP,使用MQTT,比较适合网关与服务器之间的通讯。这样,满足了安全性,连接性要求。

在LoRa联盟中,The Things Network (TTN) 是一个经常被提及的网络服务,该公司为诸多LoRaWAN网关提供网络接入托管服务,同时为用户应用提供REST接口。

一般来说,云端算是比较重要的,且耗费开发时间的。但是现在也有开源的设计: >

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原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/12845912.html

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